DE2064391C3 - Einrichtung zur Kompensation von Stör-Signalstärkeänderungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Kompensation von Stör-Signalstärkeänderungen beim Empfang und der Verarbeitung von Winkelsignalen, die jeweilige Funktionen eines Winkels darstellen.

Ausgangssignale von Drehfeldgebern und Funktionsgebern, die üblicherweise Winkelfunktionen darstellen, unterliegen in vielen Fällen unerwünschten Änderungen der Amplitude oder Spannung. Zum Beispiel ändern sich die Ausgangssignale von den Statorwicklur.gen eines Drehfeldgcbers in ihrer Amplitude entsprechend der in dem Rotorsignal auftretenden Amplitudenänderungen, obwohl der Rotor des Elementes in bezug auf den Stator stillsteht.

Übliche Magnetfeldsonden liefern Drehphasen-Signale, die sich in ihrer Amplitude entsprechend den Feklstärkeänderungen des Magnetfeldes, dessen Richtung die Magnetfeldsonde feststellt, ändern, obwohl die Ausrichtung der Magnetfeldsonde in bezug auf das Feld konstant bleibt. Zum Beispiel treten bei Kreisel-Magnetkompaßsystemen der in dem britischen Patent 6 38 971 gezeigten Art, besonders bei hohen Breitengraden. Schwierigkeiten aufgrund der abnehmenden Feldstärke der Horizontalkomponente des erdmagnetischen Feldes, verglichen mit niedrigeren Breitengraden, auf. Die Ausgangssignale der Magnetfeldsonde können sich in ihrer Größe oder Amplitude ändern, obwohl die Ausrichtung der Magnetfeldsonde in bezug auf die Richtung des magnetischen Meridians konstant bleiben kann. Vom Ausgang der Magnetfeldsonde abgeleitete Servo-Fehlersignale des Systems nehmen daher in ihrer Größe mit anwachsenden Breitengraden ab, woraus sich eine unerwünschte Verringerung der Empfindlichkeit des Systems, verglichen mit dem Betrieb in niedrigeren Breitengraden, ergibt.

Zusätzlich ist es bei üblichen Magnetfeldsonden-Kompaßsystemen normalerweise anzustreben, die Magnetfeldscnden-Winkelsignale zur Übertragung zu entfernt angeordneten, nachgeführten Steuerkurzanzeigern zu verstärken. Bisher bekannte Verstärker weisen

üblicherweise einen Synciiro-Sleueitransformator auf. dessen Statorwicklungen mit den Wicklungen der Magnetfeldsonde verbunden sind. Das sich ergebende, vom Rotor des Steuertransformators gelieferte Fehlersignal wird zur Ansteuerung eines Motors verstärkt. Der Motor seinerseits treibt eine Welle an. die mit dem Rotor des Steuertransformators gekoppelt ist und das Fehlersignal aui gut bekannte Weise auf Null bringt. Wenn die Servoschleife stabilisiert ist, ist die Welle auf die Richtung des magnetischen Meridians ausgerichtet. Eine Tachometer-Rückkopplung wird üblicherweise eingefügt, um eine Dämpfung zu erzeugen. Ein mit der Welle gekoppelter Drehfeldgeber liefert die verstärkten Signale für die entfernt angeordneten, nachgefühlten Stcuerkursanzeiger. Wie dies gut bekannt ist, weisen die von der Magnetfeldsonde gelieferten Signale die doppelte Frequenz des Trägersignals des Systems auf und ändern sich in ihrer Größe mit Änderungen der magnetischen Feldstärke der F.rde. Die verstärkten, von dem Drehfeldgeber an die entfernt angeordneten, nachgeführten Steuerkursanzeigen gelieferten Signale weisen die Frequenz des Trägersignals des Systems auf und sind von den Änderungen der Magnelfeldstärke unabhängig, weil üblicherweise eine unabhängige Trägersignalquelle für den Drehfeldgeber zur Urzeugung der verstärkten Signale geliefert wird. Obwohl dir verstärkten Signale üblicherweise die Trägerfrequenz aufweisen und von Änderungen der Magnetfeldstärke unabhängig sind, verwenden bekannte Verstärker dieser Art elektromechanisehe Bauteile und damit verbunden Kopplungsgetnebe. die Abnui/ungs- und Wartungsprobleme mit sich bringen und gleichzeitig schwer, räumlich unförmig und aufwendig in der Herstellung sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Kompensation von Stör-Signalstärkeändcrungen der eingangs genannten Art zu schaffen, die es ermöglicht, die bisher verwendeten elektromechanischen Bauteile durch funktionell gleiche elektronische Bauteile zu ersetzen, so daß sich ein leichterer und weniger raumaufwendiger Aufbau des gesamten Sv stems ergibt.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß Verstärkungseinstclleinrichtungen vorgesehen sind, denen die Winkelsignale zugeführt werden und die diesen entprechende verstärkte Winkelsignale liefern. daß die verstärkten Winkelsignale einer Zusammenfassungsschaltung zugeführt werden, die ein Ausgangssignal liefert, dessen Größe unabhängig von dem durch die Winkelsignale dargestellten Winkel und damit abhängig von den Stör-Signalstärkeänderungen ist. daß eine Bezugsspannungsquelle und eine Rückführungseinrichüjng vorgesehen ist. der das Ausgarigssigp.a! der Zusammenfassungsschaltung und die Bezugsspannung zugeführt wird und die ein Fehlersignal entsprechend der Differenz zwischen diesen Signalen liefert, das der Verstärkungseinstelleinrichtung als Steuersignal derart zugeführt wird, daß die verstärkten Winkelsignale von den Stör-Signalstärkeänderungen unabhängig sind.

Die erfindungsgemäße Einrichtung ermöglicht es. Steuer-Signalstärkeänderungen ohne die Verwendung von ein hohes Gewicht und einen hohen Raumbedarf aufweisenden elektromechanischen Einrichtungen zu kompensieren, so daß beispielsweise durch Änderungen der Feldstärke des Erdmagnetfeldes hervorgerufene Änderungen der Ausgangssignale von Magnetfeldsonden ohne Einfluß auf die den nachgeführten Steuerkursanzeiger zugeführten Signale bleiben, die den Winkelsignalen entsprechen.

Weitcrc vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiclcn noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

F i g. I ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der

Ό Einrichtung in Verbindung mit einem Magnclfeldsonden-Kompaßsyslem;

F i g. 2 ein ausführliches Blockschallbild einer Ausführungsform der Einrichtung;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Einrichtung.

In [ i g. 1 sind Teile eines Magnetfeldsondcn-Magnet kompaßsystcms dargestellt, das von der Art sein kann. wie es in dem obengenannten britischen Patent 6 38 971 beschrieben ist. Dieses System ist von einer Art, die insbesondere zur Anwendung der Einrichtung zur Kompensation von Stör-Signalstärkeänderungen geeignet ist. Eine auf das es umgebende Magnetfeld 11 ansprechende Magnetfeldsonde 10 liefert Signale, die im folgenden als Funktionen des Winkels ip_m zwischen der Richtung des Feldes 11 und einer Bez.ugsrichtung 12 in bezug auf die Magnetfeldsonde 10 darstellende Winkelsignale bezeichnet werden. Das Feld 11 kann beispielsweise die Horizontalkomponente des sich mit dem Breilengrad in der Größe ändernden Erdmagnet feldes sein. Die Winkelsignale von der Magnetfeldsonde 10 sind üblicherweise von der Drehfcld-(synchro)Ari, die üblicherweise drei modulierte Tragersignale umfassen, deren Größe relativ zueinander die trigonometrischen Funktionen des Winkels i/i„, darstellen. Die Tragersignalc von der Magnetfeldsonde 10 weisen üblicherweise aus in dieser Technik gut bekannten Gründen die doppelte Magnetfeldsonden-Primär-Krregungsfrcquenz auf. Es ist klar. daß. wenn sich die Feldstärke des Magnetfeldes 11 ändert, die Winkel-

•Ό signale von der Magnetfeldsonde sich in einer entsprechenden Weise in ihrer Signalstärke ändern, wobei diese Veränderungen aus den oben erläuterten Gründen unerwünscht sein können.

Die Winkelsignalc von der Magnetfeldsonde werden einem Magnetfeldsonden-Koppler 13 zugeführt, der ζ. B. jeweils dem Sinus und dem Cosinus des Winkels i/>_m entsprechende Gleichspannungssignale an den Leitungen 14 und 15 liefern kann, wie es in den Figuren angezeigt ist. Die üblichen Dreileitungs-Drehfeld-Signa-Ic von der Magnetfeldsonde 10 können durch den Magnetfeldsonden-Koppler 13 in die zwei Gleichspannungssignale von der Funktionsgeberart an den

ι l· j ILIl tt^V II

delt werden, daß die Magnetfeldsonden-Dreileiter-Drehfeld-Signale mit Hilfe eines nicht gezeigten Scoit-T-Transformators auf in der Synchro-Technik gut bekannte Weise in Zweileiter-Wechselspannungs-Signale von der Funktionsgeberart umgewandelt werden. Die von dem Scott-T-Transformator gelieferten Wechselspannungs-Sinus- und Cosinus-Signale können jeweils mit Hilfe von nicht gezeigten Demodulatoren auf übliche Weise in die Gleichspannungs-Sinus- und Cosinus-Signale jeweils auf den Leitungen 14 und 15 umgewandelt werden. Alternativ kann bei einem bevorzugten Anwendungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Magnetfeldsonden-Koppler 13 eine Schaltung von der in der DE-OS 19 64 569 gezeigten Art sein. Der Magnetfeldsonden-Koppler 13 liefert zwei

Gleichspannungs-Winkel-Signale an den Leitungen 14 und 15, die, wie in der Zeichnung gezeigt, als A sin i/>_m und A cos ψη, bezeichnet sind, wobei A eine auf die Stärke des Magnetfeldes 11 bezogene Variable ist.

Die Winkelsignale an den Leitungen 14 und 15 werden einem Verstärker 16 (repeater) für gesteuerte Amplituden als Eingänge zugeführt. Ein Gleichspannungs-Bezugspoiential V_rcr von einer Bezugspotentialquelle 17 und ein Trägersignal sin ωί von einer Trägersignalquelle 20 werden als Eingänge dem Verstärker 16 zugeführt. Der Verstärker 16 liefert seinerseits die verstärkten, als

K (VccftsmtynSmiuiund K(V_rCf) · cosi/)_msina)i

bezeichneten Signale jeweils an den Leitungen 21 und 22, wobei K eine Konstante ist, die auf eine bei der Fig. 2 zu beschreibende Art von der Stärke des Magnetfeldes 11 unabhängig ist.

Die verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 werden einer Kompaß-Nutzschaltung 23 als Eingänge zugeführt. Die Nutzschaltung 23 kann einen Richtungskreisel und einen Nachführverstärker sowie einen oder mehrere Steuerkursanzeiger und nachgeführte Steuerkursanzeiger umfassen, wie es allgemein in der Kompaßtechnik bekannt ist und daher hier nicht ausführlich gezeigt ist.

In F i g. 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Einrichtung 16 mit gesteuerter Amplitude dargestellt. Die Sinus- und Cosinus-Signale an den Leitungen 14 und 15 werden jeweils den Multiplizierern 24 und 25 als Eingänge zugeführt. Die Multiplizierer 24 und 25 empfangen außerdem aus noch zu erläuternden Gründen Trägersignale von der Trägersignalquelle 20 über einen Multiplizierer 26. Das Trägersignal kann in üblicher Weise als sin oil wie dargestellt bezeichnet werden. Die Multiplizierer 24 und 25 modulieren das Trägersignal entsprechend der Signale an den Leitungen 14 und 15 und liefern dabei zu den Produkten

sin i/'ro sin ωΐ bzw. cos φ,,, sin tot

proportionale Signale.

Die Signale von den Multiplizicrcrn 24 und 25 werden durch Verstärker 27 und 30 verstärkt, die von der üblichen Synchro-Verstärkerart sein können. Die verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 von den Verstärkern 27 und 30 können als

K (Vrcf)s'm ψ™ sin ωί bzw. K (V_rer)cos i^msin ωί

aus noch zu erläuternden Gründen bezeichnet v/erden, wie es in der Zeichnung dargestellt ist.

Die verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 werden einer Zusammenfassungsschaltung 31 zugeführt, die einen Widerstand 32 und einen Kondensator 33 aufweisen kann. Der Widerstand 32 und der Kondensator 33 können zu einem Serienkreis mit einem dazwischenliegenden Verbindungspunkt 34 zusammengeschaltet sein. Die Signale an den Leitungen 21 und 22 können jeweils an die dem Verbindungspunkt 34 gegenüberliegenden Anschlüsse das Widerstandes 32 und des Kondensators 33 angelegt werden. Der *>o Verbindungspunkt 34 liefert auf eine noch zu beschreibende Weise ein Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an die Leitung 35.

Das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 wird dem Eingang eines üblichen Gleichrichters 36 zugeführt, der ein Gleichspannungssignal liefert, dessen Größe proportional zur Größe des Kombinationssignals ist.

Dieses Gleichspannungssignal wird einem Eingang einer üblichen Subtrahierschallung 37 zugeführt, der außerdem das Gleichspannungs-Bezugspotential V_Kt von der Bezugspotentialquelle 17 zugeführt wird. Die Subtrahierschaltung 37 liefert ein die Differenz zwischen dem gleichgerichteten Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung und dem Bezugspotential darstellendes Fehlersignal an eine Leitung 40.

Das Fehlersignal an der Leitung 40 wird dem Eingang eines üblichen Integrators 41 zugeführt, der seinerseits ein integriertes Fehlersignal an die Leitung 42 auf noch zu beschreibende Weise liefert. Das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 wird mit Hilfe eines aus den in Serie geschalteten Widerständen 43 und 44 bestehenden Spannungsteilers mit einer + V-Spannung vorgespannt. Die + V-Spannung wird einem Anschluß des Widerstandes 43 zugeführt, dessen anderer Anschluß mit der Leitung 42 verbunden ist. Ein Anschluß des Widerstandes 44 ist mit der Leitung 42 verbunden und der andere Anschluß davon ist mit Erdpotential verbunden. Die Widerslandswerte der Widerstände 43 und 44 und die Größe der + V-Spannung sind derart passend gewählt, daß das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 aus Gründen, die im folgenden zu erläutern sind, nicht negativ werden kann. Der Gleichrichter 36. die Subtrahierschaltung 37 und der Integrator 41 bilden zusammen eine zwischen der Zusammenfassungsschaltung 31 und dem Multiplizierer 26 eingeschaltete Rückkopplungsschaltung.

Das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 wird einem Eingang des Multiplizierers 26 zugeführt, der wie oben beschrieben außerdem auf das Trägersignal sin ωί von der Trägersignalquelle 20 anspricht. Die Multiplizierer 24, 25 und 26 bilden eine Abgleichschaltung zum Abgleich bzw. zur Einstellung der von den Multipli/ierern 24 und 25 gelieferten Signale entsprechend dem integrierten Fehlersignal 42 auf eine noch zu beschreibende Weise.

Im Betrieb und bei Betrachtung der Fig. 1 und 2 sowie unter der Annahme, daß die Magnetflußrohr-Bezugsachse 12 mit einem bestimmten Winkel y_m in bezug auf das magnetische Feld 11 ausgerichtet ist. weisen die Größen der den Sinus bzw. Cosinus des Winkels \?_m darstellenden Gleichspannungssignale an den Leitungen 14 bzw. 15 eine konstante Beziehung in bezug aufeinander in Abhängigkeit von dem speziellen Winkel ψ/nauf. Die Größen der Signale an den Leitungen 14 und

15 verändern sich jedoch entsprechend der Feldstärkeänderungen des Magnetfeldes 11. wie dies durch die Variable A angezeigt ist. Die Signale an den Leitungen 14 bzw. 15 modulieren das Trägersignal sin ω/ in den Mulliplizierern 24 bzw 25. Die verstärkten, modulierten Trägersignale an den Leitungen 21 und 22. die die verstärkten Winkelsignale von dem Leitungsverstärker

16 bilden, werden wie oben beschrieben der Zusammenfassungsschaltung zugeführt. Das Signal an der Leitung

21 kann als

K(V_rcf)sm-ip_msmü)t

beschrieben werden, während das Signal an der Leitung

22 als

^cos φ™sin ωί

bezeichnet werden kann, wie es oben beschrieben wurde. Die Zusammenfassungsschaltung 31 kann als Summierschaltung mit dem Summierverbindungspunkt 34 betrachtet werden, an dem die Summe der Signale an den Leitungen 21 und 22 geliefert wird. Weil der

Kondensator 33 eine 90°-Phasenverschiebung für das Signal an der Leitung 22 ergibt, liefert die Schaltung 31 ein Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an die Leitung 35, das als

K(V_rcr)s'm φ,,,sin u>t + K(V_rCf)cos ψ,,,cos o>t
bezeichnet werden kann. Dieser Ausdruck kann auch als

[Sm ml sin ipm + cos ω t cos i/)_m]

geschrieben werden. Mit Hilfe einer gut bekannten trigonometrischen Beziehung kann das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 als

K(Vrcf)[C0S((0t - ψ,,,)]

ausgedrückt werden. Es ist daher verständlich, daß das kombinierte Signal ein Trägersignal mit einer zu ω proportionalen Frequenz isl. dessen Phasenwinkel von ψ™ abhängig ist und dessen Größe proportional zu K (Vrci) ist, wobei K eine auf die mit den Bauteilen des Leitungsverstärkers 16 verbundenen Parameter bezogene Konstante ist. Es ist daher klar, daß Änderungen des Winkels ψ,,, Änderungen des Phasenwinkels, jedoch nicht in der Größe des Ausgangssignals der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 ergeben. Änderungen in der Feldstärke des magnetischen Feldes 11 beeinflussen jedoch die Größe des Ausgangssignals der Zusammenfassungsschaltung aufgrund der Wirkungen der Veränderungen auf die Größen der Signale an Leitungen 21 und 22, von denen das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung abgeleitet wird.

Das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 wird mit Hilfe des Gleichrichters 36 in Gleichspannung umgewandelt. Dieses Gleichspannungssignal und das Gleichspannungs-Bezugspotential Vrei werden voneinander in der Subtrahierschaltung 37 abgezogen, die das Gleichspannungsfehlersignal an der Leitung 40 liefert. Das Fehlersignal an der Leitung 40 wird seinerseits in dem Integrator 41 integriert und das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 wird als das multiplizierende Signal für den Träger sin t in dem Multiplizierer 26 verwendet. Das modulisierte Trägersignal wird wiederum in den Multiplizierern 24 und 25 als Trägersignal fur die Gleichspannungs-Winkelsignale an den Leitungen 14 bzw. 15 verwendet.

Wenn der Leitungsverstärker 16 im Ruhezustand ist. ist der Wert der Konstante K derart, daß das gleichgerichtete Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung in seiner Größe dem Bezugspotential Vrci entspricht. Das Fehlersignal an der Leitung 40 ist dann Null und der Integrator 41 liefert das integrierte Fehlersignal, das in dem Integrator als Multiplikatorsignal für das Trägersignal sin r gespeichert wird. Wenn sich der Winke! φ.,, ändert, so bleib¹, die Größe des Ausgangssignals d'-r Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 unverändert, wie dies oben beschrieben wurde, und somit bleibt der Ruhezustand des Leitungsverstärkers 16 erhalten. Wenn jedoch die Feldstärke des magnetischen Feldes 11 anwachsen würde, beispielsweise unter einem gleichzeitigen Anwachsen der Größen der Signale an den Leitungen 14,15,21 und 22, so würde die Größe des Ausgangssignals der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 anwachsen und damit ein negatives Fehlersignal in bezug auf V^i an die Leitung 40 liefern. Das negative Fehlersignal würde von dem integrierten, in dem Integrator 41gespeicherten Fehlersignal an der Leitung 42 abgezogen und damit würde die Amplitude des von dem Multiplizierers 26 gelieferten Trägersignals sin ωί verringert werden. Die Größe der Signale an den Leitungen 21 und 22 würde folglich sinken, bis das Fehlersignal an der Leitung 40 wieder Null wird, wobei die Größen der verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 in diesem Zustand die gleichen sein würden, wie sie es waren, bevor die Feldstärke des Magnetfeldes 11 angewachsen wiir.

Auf ähnliche Weise würde sich bei einem Albsinken der Feldstärke des Magnetfeldes 11 ein positives Fehlersignal an der Leitung 40 ergeben, das zu dem integrierten Fehlersignal an der I eitung 42 hinzuaddiert würde und somit die Größe der verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 erhöhen würde, bis der Ruhestand wiederum erhalten bleibt.

Es ist daher klar, daß die verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 für einen konstanten Winkel ip„, aufgrund der Rückkopplungseigenschaften des Leitungsverstarkers 16 auf einem gleichmäßigen auf die Konstante K im Hinblick auf das Bezugspoteniial VVw bezogenen Wert gehalten werden.

Wie es oben beschrieben wurde, wird das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 mit Hilfe des die Widerstände 43 und 44 enthaltenden Spannungsteilers so vorgespannt, daß es oberhalb des Erdpotentials bleibt. Sollte das integrierte Fehlersigna! negativ werden, so würde eine regenerierende (positive) Rückkopplung in der Rückführschleife des Leitungsverstarkers 16 auftreten, die eine negative Sättigung des Integrators 41 bewirkt, wobei der Leitungsverstärker 16 in diesem Zustand blockiert würde.

Es ist klar, daß der Widerstand 32 und der Kondensator 33 der Zusammenfassungsschaliung 31 vertauscht werden können, um dasselbe Ergebnis zu erhalten, wie es mit der dargestellten Anordnung erzielt wird. Obwohl die trigonometrische Form des zusammengefaßten Signals an der Leitung 35 geändert wird, bleibt die Unabhängigkeit seiner Amplitude in bezug auf den Winkel y<„,erhalten.

Es ist weiterhin klar. daß. obwohl das Widerstands Kondensator-Netzwerk 31 in dem beschriebenen Leitungsverstärker bevorzugt wird, auch andere Netzwerke, wie /. B. Widerstands-Induktivitäts-Net/werke oder aktive Filternetzwerke, mit gleichem Erfolg verwendet werden können.

Es ist nun verständlich, daß, obwohl das Magnetflußrohr 10 Signale mit der doppelten Frequenz des Systemträgersignals liefert, der Leitungsverstärker Winkelsignale auf irgendeinem zweckmäßigen Trägersignal aufgrund der Trägersignalquelle 20 liefern kann. Ein alternatives Ausführungsbeispiel der Einrichtung 16 kann unter Verwendung der in ihrer Verstärkung gesteuerten Verstärker anstelle der Verstärker 27 und 30 realisiert werden, wobei das integrierte Fehlersignal 3n der Lcitun*⁷ 42 zur Steuemn⁰ ihrer Verstärkung verwendet wird. Ein Trägersignal sin ω/ mit konstanter Amplitude kann dann den Multiplizierern 24 und 25 zugeführt werden, wodurch der Multiplizierer 26 nicht mehr erforderlich ist. Diese Anordnung weist den Nachteil auf. daß Unterschiede in der Verstärkungssteuerung zwischen den Verstärkern 27 und 30 unerwünschte Systemfehler hervorrufen können. Das oben beschriebene bevorzugte Ausführungsbeispiel weist diese Beschränkung aufgrund der durch den Multiplizierer 26 erzeugten gemeinsamen Amplitudenreglung nicht auf.

In Fig.3 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Einrichtung 16 dargestellt, wobei zur Bezeichnung gleicher Bauteile wie in Fig.2 gleiche Bezugsziffern verwendet wurden. Die Wirkungsweise des Ausfüh-

rungsbeispiels nach Fig.3 ist im allgemeinen ähnlich der des mit Bezug auf Fig.2 beschriebenen Ausführungsbeispiels.

In der Schaltung nach Fig. 2 wird das Trügersignal, dessen Amplitude von dem integrierten Fehlersignal an der Leitung 42 abhängig ist, mit den Sinus- und Cosinus-Signalen in den Multiplizierern 24 bzw. 25 moduliert. In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3 wird ein Trägersignal mit konstanter Amplitude durch die Sinus- und Cosinus-Signale darstellenden Signale in den Multipüzierern 50 bzw. 51 moduliert, wodurch die verstärkten Winkelsignale jeweils an den Leitungen 21 und 22 geliefert werden. Die Multiplizierer 50 und 51 sind ein Teil von jeweiligen verstärkungssteuernden Schleifen 52 und 53. die auf die Sinus- und Cosinus-Signale an den Leitungen 14 bzw 15 ansprechen. Die jeweiligen Verstärkungen der Schleifen 52 und 53 werden durch eine Steuerschaltung 54 entsprechend dem integrierten Fehlersignal an der Leitung 42 eingestellt, um an die Leitungen 21 und 22 die verstärkten Winkelsignale /u liefern, die von uner wünschten Größenveränderungen auf eine noch /u erläuternde Weise unabhängig gemacht sind.

Die verstärkungssteuernde Schleife 52 umfaßt einen Synchrondemodulator 55. eine Sublrahierschaltung 56. einen Integrator 57. ein Tiefpaßfilter 60. den Multiplizierer 50 und einen Verstärker 61. Das verstärkte, von der Schleife 52 an die Leitung 21 gelieferte Winkelsignal wird in dem Synchrondemodulator 55 demoduliert. Das von dem Demodulator 55 gelieferte Gleichspannungssignal wird von dem Sinussignal an der Leitung 14 in der Subtrahierschaltung 56 abgezogen und das hierdurch gelieferte Differenzsignal wird in dem Integrator 57 integriert. Das integrierte Differenzsignal wird als ein Eingang dem Multiplizierer 50 über das Tiefpaßfilter 60 zugeführt, in dem unerwünschte Hochfrequenzkomponenten entfernt werden Der Multiplizierer 50 moduliert das Trägersignal mit dem integrierten Differenzsignal vom Integrator 57 und liefert somit das verstärkte Sinussignal über den üblichen Leitungsverstärker 61 an die Leitung 21. Das verstärkte Sinussignal an der Leitung 21 wird in dem Demodulator 55 demoduliert, wodurch, wie oben erläutert, das Gleichspannungs-Rückkopplungssignal an die Subtrahierschairang 56 geliefert wird.

Die verstärkungssteuernde Schleife 52 liefen eine Nachfolgefunktion für das Sinussignal an der Leitung 14. Wenn sich die Amplitude des Sinussignals entweder aufgrund von Änderungen in dem Winkel y>_m oder aufgrund von erwünschten Größenänderungen ändert, ergibt das Differenzsignal von der Subtrahierschaltung 56 das Schleifen-Fehlersignal über den Integrator 57 zur Einstellung der Amplitude des verstärkten Sinussigrsals an der Leitung 21 über den Multiplizierer 50, bis das von der Subtrahierschaltung 56 gelieferte Differenzsignal auf Null verringert ist. Auf diese Weise ist die Amplitude des verstärkten Sinussignals an der Leitung 21 gezwungen, Veränderungen in der Amplitude des Sinussignals an der Leitung 14 zu folgen.

Die verstärkungssteuernde Schleife 53 liefert auf eine Weise, die der in bezug auf die Schleife 52 beschriebenen entspricht eine Nachfolgefunktion für das verstärkte Cosinussignal an der Leitung 22 mit Bezug auf das Cosinussignal an der Leitung 15.

Die verstärkten Winkelsignale an den Leitungen 21 und 22 werden der Zusammenfassungsschaltung 31 zugeführt, um ein Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung an der Leitung 35 auf eine Weise zu liefern, die zu der in bezug auf Fig.2 beschriebenen identisch ist.

Das kombinierte Signal an der Leitung 35 wird dem den Gleichrichter 36, die Subtrahierschaltung 37 und den Integrator 41 umfassenden Netzwerk zugeführt, um das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 auf eine Weise zu liefern, die weiter oben im Hinblick auf F i g. 2 beschrieben wurde.

Der aus den Widerständen 43 und 44 bestehende

κ) Spannungsteiler ist aus unter Bezugnahme auf Fig. 2 beschriebenen Gründen eingefügt.

Das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 wird als Eingang der Steuerschaltung 54 zugeführt, der das Trägersignal außerdem zugeführt wird. Das Trägersignal wird über einen üblichen Amplitudenbegrenzer (Rechteckformer) 62 einem UND-Gatter zugeführt, um die Bczugssignale zu liefern, die üblicherweise von den Synchrondemodulatoren 55 und 55' benötigt werden. Ein Pulsbreitenmodulator 64 liefen in üblicher Weise eine Impulsfolge, deren Impulsbreite proportional der Größe des integrierten Fehlersignals an der Leitung 42 ist Somit vergrößert oder verkleinert sich jeweils die Breite der \on dem Pulsbreitenmodulator 64gelieferten Impulse auf entsprechende Weise, wenn das integrierte

2Ί Fehlersignal in der Größe anwächst oder sinkt. Die Impulse von dem Pulsbreiienmodulalor werden als ein Hingang dem UND-Gatter 63 geliefert. Wenn ein Impuls vorhanden ist. überträgt das UND-Gatter 63 das Be/ugssignal von dem Amplitudenbegrenzer 62 an die

3» Synchrondemodulatoren 55 und 55'. Es ist daher klar, daß die Demodulatoren 55 und 55' lediglich dann Gleichspannungssignale an die entsprechenden Subtra hierschaltungen 56 und 56' liefern, wenn die Impulse von dem Pulsbreiter.modulator vorhanden sind. Somit sind

>'■ die jeweiliger. Tiislverhälinisse des Betriebs der Svrachrondemoduiatoren 55 und 55' direkt proportional zur Größe d'.-s integrierten Fehlersignals an der Leitung 42.

Weil die jeweiligen Verstärkungen der Schleifen 52

ίο und 53 auf das Tastverhältniss des Betriebs der Svnchrondemodulatoren 55 und 55 bezogen sind, ist es nun verständlich, daß die Verstärkungen der Schleifen 52 und 53 proportional zur Größe des integrierten Fehlersignals an der Leitung 42 sind. Somit stellt, wenn

4' die Größen der Sinus und Cosinus-Signale an den Leitungen 14 bzw. 15 sich aufgrund von unerwünschten Größenänderungen ändern, die Steuerschaltung 54 die Verstärkungen der in ihrer Verstärkung gesteuerten Schleifen 52 und 53 so ein. daß das durch die

5" Größenänderung erzeugte Fehlersignal an der Leitung 40 auf Null reduziert wird, und zwar auf eine Weise, die der in bezug auf F i g. 2 beschriebenen ähnlich ist.

Es ist k.iar. daS die versiärkungssicaernden Schicifcn 52 und 53 die doppelte Funktion des individuellen Nachfolgens von sowohl erwünschten als auch unerwünschten Veränderungen in den Größen der jeweiligen Sinus- und Cosinus-Signale und der gemeinsamen Änderungen der Verstärkungen der Schleifen ergeben, um die verstärkten Winkelsignale an der Leitung 21

*>o bzw. 22 unabhängig von unerwünschten Größenänderungen der Sinus- und Cosinus-Signale an den Leitungen 14 bzw. 15 zu machen. Somit ist es klar, daß die Steuerschaltung 54 mit den verstärkungssteuernden Schleifen 52 und 53 zusammenwirkt, um eine Abgleichen und Einstellschaltung entsprechend des erfindungsgemäßen Grundgedankens zu liefern.

Es ist verständlich, daß die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele des Leitungsverstärkers 16 in

einfacher Weise an einer Vielzahl von Drehfeldgeber-(synchro-) und Funktionsgeber- (resolver-) Signalen, wie sie üblicherweise in der Servo-Technik auftreten, angepaßt werden können. Zum Beispiel können die Winkelsignale an den Leitungen 14 und 15 Wechselspannungs-Funktionsgeber-Signale der Form

/4sini/)_msin ωί bzw.,4 cos i/j_msinw/

sein. In diesem Ausführungsbejspiel sind die Multiplizierer 24, 25 und 26 sowie die Trägersignalquelle 20 nicht erforderlich, so daß die Signale an den Leitungen 14 und 15 direkt den zwei verstärkungsgesteuerten Verstärkern 27 und 30 zugeführt werden. Die Verstärkung der Verstärker 27 und 30 kann dann durch das integrierte Fehlersignal an der Leitung 42 gesteuert werden.
Als weiteres Beispiel ist es klar, daß die Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung fur Gleichspannungs-Dreileiter-Drehfeldgeber-Signale der Form

A sin i»,-„ A sin (ψ,,, + 120) und A sin (ip_m -f 240)

oder für Wechselspannungs-Dreileiler-Drehfeldgeber-Signale der Form

A sin ψπΛίη ω/, A sin (ψη,-f· 120)sin ωί
und

ausgeführt werden können. Bei diesen Ausführungsbeispielen kann eine Zusammfassungsschaltung der Art verwendet werden, wie sie in dem Artikel »Design of a Constant-Amplitude Variable-Phase Voltage Source« von Abraham Goodman, Electrical Design News, März 1961,beschrieben isL

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

1. Patentansprüche:

   !. Einrichtung zui Kompensation von Stör-Signalstärkeänderungen beim Empfang und der Verarbeitung von Winkelsignalen, die jeweilige Funktionen eines Winkels darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß Verstärkungseinstelleinrichtungen (24—26; 54—56) vorgesehen sind, denen die Winkelsignale zugeführt werden und die diesen entsprechende verstärkte Winkelsignale liefern, daß die verstärkten Winkelsignale einer Zusammenfassungsschaltung (31) zugeführt werden, die ein Ausgangssignal liefert, dessen Größe unabhängig von dem durch die Winkelsignale dargestellten Winkel und damit abhängig von den Stör-Signalstärkeänderuflgen ist, daß eine Bezugsspannungsquelle (17) und eine Rückführungseinrichtung (36, 37, 41) vorgesehen ist, der das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung (31) und die Bezugsspannung zugeführt wird und die ein Fehlersignal entsprechend der Differenz zwischen diesen Signalen üefert, das der Verstärkungseinstelleinrichtung (24—26; 54—56) als Steuersignal derart zugeführt wird, daß die verstärkten Winkelsignale von den Stör-Signalstärkeänderungen unabhängig sind.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funktionen des Winkels trigonometrische Funktionen sind.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelsignale den Sinus bzw. den Kosinus des Winkels darstellende Signale sind.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenfassungsschaltung (31) eine Serienschaltung aus einem Widerstand und einem Kondensator (33) einschließt, daß die Serienschaltung die den Sinus- und Kosinussignalen entsprechenden Ausgangswinkelsignale empfängt, und daß das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschahung (34) zwischen dem Widersland und dem Kondensator erzeugt wird. «o
5. 5. Einrichtung nach einem der vornergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelsignale Gleichspannungssignale sind.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägersignalquelle (20) vorgese- ^ hen ist und daß die Verstärkungseinstelleinrichtungen (24 bis 26) Modulationseinrichtungen zur Modulation des Trägersignals entsprechend den Winkelsignalen zur Lieferung des verstärkten Winkelsignalseinschließen.
7. 7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführungseinrichtung (36,37,41) einen Integrator (41) einschließt, der das Fehlersignal empfängt und ein integriertes Fehlersignal an die Verstärkungsein- ⁵S Stelleinrichtungen (24 bis 26; 54 bis 56) liefert.
8. 8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationseinrichtungen durch erste und zweite Multipliziereinrichtungen (24, 25) zur Multiplikation des Trägersignals mit den Sinus- so bzw. Kosinussignalen und zur Lieferung der entsprechenden verstärkten Winkelsignale gebildet sind.
9. 9. Einrichtung nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung ein Gleichspannungssignal ist und daß die Rückführungseinrichtung (36, 37, 41) mit dem Verbindungspunkt (34) zwischen dem Widerstand (32) und dem Kondensator (33) gekoppelte GIcichrichtereinrichtungen (36) zum Gleichrichten des Ausgangssignals der Zusamrncnfassungscinrichtung, auf das gleichgerichtete Ausgangssignal und das Bezugssignal ansprechende Sublrahiereinrichtungen (37) zur Lieferung eines die Differenz zwischen diesen Signalen darstellenden Fehlersignals und Integratoreinrichtungen (37) gekoppelt sind, das Fehlersignal integrieren und ein integriertes Fehlersignal an die Verstärkungs^instelleinrichtungen (24 bis 26; 54 bis 56) liefern.
10. 10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtungen (24 bis 26) dritte Multipliziereinrichtungen (26) einschließen, die das integrierte Fehlersignal und das Trägersignal empfangen und das Produkt dieser beiden Signale an die ersten und zweiten Multipliziereinrichtungen (24, 25) liefern, so daß den ersten und zweiten Multipliziereinrichtungen (24, 25) ein Trägersignal zugeführt wird, dessen Größe entsprechend dem integrierten Fehlersigna! eingestellt ist
11. 11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß Vorspanneinrichtungen (43,44) zur Vorspannung der Integratoreinrichlungen (41) derart vorgesehen sind, daß das integrierte Fehlersignal unipolar ist.
12. 12. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtungen (54 bis 56) Verstärkungssteuereinrichtungen (56) zur Steuerung der Größe der Ausgangswinkelsignale bezüglich der entsprechenden Winkelsignale einschließen und daß die Verstärkungseinstelleinrichlungen auf das Fehlcrsignal ansprechen, um die Verstärkung der Vcrstärkungssteuereinrichtungen in Abhängigkeit hiervon zu steuern.
13. 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Trägersignalquelic (20) vorgesehen ist, daß die Winkelsignale den Sinus b/w. den Kosinus des Winkels darstellende Gleichspannungssignale sind, daß die Verstärkungssteuereinrichtungen erste und zweite Verstärkungssteuerschleiien (52, 53) einschließen, daß die erste Schleife (52) einen ersten Demodulator (55), der das dem Sinussignal entsprechende Ausgangswinkelsignal empfängt und ein erstes demoduliertes Signal liefert, einen ersten Sublrahierer (56), der auf das Sinussignal und das erste demodulierle Signal anspricht und ein erstes die Differenz /wischen diesen Signalen darstellendes Signal hefen, einen ersten Integrator (57), der auf das erste Differenzsignal anspricht und ein integriertes erstes Differenzsignal liefert, und einen ersten Modulator (50) umfaßt, der auf das integrierte erste Differenzsignal und das Trägersignal anspricht und das Trägersignal entsprechend dem integrierten ersten Differentsignal moduliert, um das dem Sinussignal entsprechende Ausgangswinkelsignal zu liefern, daß die zweite Verstärkungssteuerschleife (53) einen zweiten Demodulator (55), der auf das dem Kosinussignal entsprechende Ausgangswinkelsignal anspricht und ein zweites demoduliertes Signal liefert, einen zweiten Subtrahierer (56), der auf das Kosinussignal und das zweite demodulierte Signal anspricht und ein zweites die Differenz zwischen diesen Signalen darstellendes Signal liefert, einen zweiten Integrator (57'), der auf das zweite Differenzsignal anspricht und ein integriertes zweites Differenzsignal liefert und

    einen zweiten Modulator (51) umfaßt, der auf das integrierte zweite Differenzsignal und das Trägersigfia! anspricht und das Trägersigna! entsprechend dem integrierten zweiten D3fferenzsign.il moduliert, um das dem Kosinussignal entsprechende Ausgangswinkelsignal zu liefern.
14. 14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Modulator durch erste bzw. zweite Multipliziereinrichtungen (50,51) zur Multiplikation des Trägersignah mit dt m ersten bzw. zweiten integrierten Differenzsignal gebildet ist und daß das Ausgangssignal der ersten und zweiten Multipliziereinrichtungen pO, 51) die den Sinus- bzw. Kosinussignalen entsprechenden Ausgangswinke'.signale sind.
15. 15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenfassungsschaltung (31) eine Serienschaltung aus einem Widerstand (32) und einem Kondensator (33) einschließt, daß der Widerstand (32) das einem der Sinus- und Kosinussignale entsprechende Ausgangswinkelsigna! empfängt und daß das Ausgangssignal der Zusammenfassungsschaltung am Verbindungspunkt (34) zwischen dem Widerstand und dem Kondensator geliefert wird.
16. 16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal ein Gleichspannungssignal ist und daß die Rückführungseinrichtung einen mit dem Verbindungspunkl (34) zwischen dem Widerstand (32) und dem Kondensator (33) gekoppelten Gleichrichter (36) zur GleirV richlung des Ausgangssignals der Zusammenfassungsschaltung, einen dritten auf dieses gleichgerichtete Ausgangssignul und das Bezugssignal unsprechende Subtrahierer (37) zur Lieferung des die Differenz zwischen diesen Signalen darstellenden Fehlersignals und einen dritten Integrator (41) einschließen, der mit dem dritten Subtrahierer (37) verbunden ist und das Fehlersignal zur Lieferung eines integrierten Fehlersignals an die Einstelleinrichtungen (54 bis 56) liefen.
17. 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Demodulatoren durch erste und zweite Synchrondemodulaloren (55,55') gebildet sind.
18. 18. Einrichtung nach Anspruch 17. dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungseinstelleinrichtungen (54 bis 56) auf das integrierte Fehlersignal ansprechende Steuereinrichtungen (54) zur Steuerung der Betriebsweise der ersten und zweiten Synchronmodulatoren (55, 55) in Abhängigkeit hiervon zur Steuerung der Verstärkung der ersten und zweiten Verstärkungssteuerschleifen (52, 53) einschließen.
19. 19. Einrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen eines impulsbreitenmodulalor (64), der auf das integrierte Fehlersignal anspricht und Impulse mit einer Impulsbreite in Abhängigkeit von dem integrierten Fehlersignal liefert, auf das Trägersignal ansprechende Einrichtungen (62) zur Lieferung von Bezugssignalen für die ^c\'>' h· ">nmodulatoren (55, 55') und ein UND-Verknüpfungsglied (63) einschließen, das das Bezugssignal und das Impulssignal empfängt und die Bezugssignale an die Synchronmodulatoren (55, 55') bei Vorhandensein der Impulse liefert, während es die Weiterleitung der Bezugssignale an die Synchronmodulatoren (55, 55') bei Fehlen der Impulse sperrt.
20. 20. Einrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dsß die auf das TYa⁰CrSi⁰TUi! ansprechenden Einrichtungen einen Rechteckbegrenzer (62) zur Lieferung eines Rechtecksignals mit der Frequenz des und gleichphasig mit dem Trägersignal umfassen.
21. 21. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung einen Teil eines Magnetkcmpcßsystems zur Lieferung eines Maßes des Winkels zwischen der Richtung des Erdmagnetfeldes und einer Bezugsrichtung bildet, und daß das Kompaßsystem eine auf das Magnetfeld ansprechende Magnetfeldsonde (10) zur Lieferung der Winkelsignale umfaßt, die die jeweiligen trigonometrischer! Funktionen des Winkels darstellen.
22. 22. Einrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß Kopplungseinrichtungen (13) zwischen der Magnetfeldsonde (10) und den Einsteiieinrichiungen (24 bis 26; 54 bis 56) eingeschaltet sind und Gleichspannungssignale in Abhängigkeit von den Winkelsignalen liefern.